دانشگاه تهران

هسسو ژئفیسیک

ای ای با برازش چندجملوىای لرزهرش تضعیف نفو تصادفی داده حفظ لبو ریدادىا

بـي:

علیرضا یعقبی زاده

اوتبؼ ـاب:

دکتر حمیدرضا سیاىکىی

دکتر علی غلاهی

وبـبوی اـؽ لئفیكیه بپبیب

فای فق بوی()

1391فیـ

i

ii

iii

تقدیم به

پدر فداکارم

هيربانم هادر

هيرش آفتاب آنکو

برجاست پا قلبن آستانو در

کرد نخاىد غرب ىرگس

iv

قذسداويی ا ؽاؽ وؽب ب وپبن غؽای ـا و وػـا ؼـ وتؼ ا ثبؽ، بـؽب فؼ قت

ضك ا ـا ؿاـؼ تاؽ ولا ؼـؼ ثف طؽ )( غبؽا پبن ا، عبفا ق، آب و

خؼب اؽاـ خؼب اوت. ؼا و اق خؼ یمبی آ ث اتب ـوبیؽ. ثف غؼ لاق یـا ثب تب بپبیبغفوؽ و ای

ب فای ثؽث خت ـابییی اوبتیؽ ـابی غؼ خبة آلبی ؼوتف ویبىی ؼوتف غلا

و بی ؼوتف آلبی خبة ثیؽؽی جی ؼوتف آلبی خبة ؼاـ طتف اوبتیؽ اق ؼـ ای ؽت یك

، وب تىف ـا ؼات ثب.اؽؼ ؼاـی غبق ىبفب ـا بپبیب ای ففؼ قضت لج

لؽـؼای غباؼ فكیك ث خت جف ؼىقی و غىتی ای ـا ـا ث ـی ایؽ ثؽ ؼؽ، اق

ی خؼب ثب. ب . ایؽاـ و لبؼـ ث ؼـن قیجبییو.ی

و فیه ث ث غؼ ای ثؽ ؼاب تفا ؼوتب وبـوب وى لئفیكیه وفادب اق تبی

بی.ی اؽ تىف لؽـؼایب یبـی ؼضمیف ـا ؼـ ـاوتبی ادب ای پبیب

v

چکیذ

ؼ. ای ای طىة ی بی فقؼـ پفؼاقي ؼاؼ یضؿ (S/N)ثجؼ ىجت ویب ث ف

ب ج ـیؽاؼب تفوك ؼاـؼ.ای ثب ضفؼ ویب بی فقبی تبؼفی اق ؼاؼغبق ـی تضقیف ف

1ایاوبن ـي ثف پبی ثفاقي زؽخای ویب یه ثقؽی ـا ثب یه زؽخ EPPFاوت. ـي

بی یفت یه وفی پدف ی خؼ ؼـب وؽ. ثؽی تفتیت و ف اق ؼاؼ توظ ؽ ی

پدف ثب وتفی غغبی ثفاقي اتػبة ؽ غفخی آ ث وپهؽ. ؼاؼ ؽ تػی قؼ ی

آـؼ مبؼیف بوت پبـاتفبی ثؽوت ؼ.ی ؼـ ؾف ففتفا تػیی ثفای مؽاـ آ

و ؼـ آ EPPFى ثجؼ یبفت ـي غبقؼـ ای ؽ ثبثفایـي تب ثب تىفاـ ضب ی

.فؼؼ یؽ، قففی تفب ث وه ؾ وبقی ثی یپبـا

بی تفبت ای )ؼاؼ ؼ ثقؽی(، ؼـ ط ف ؼػا، ویببی فقؼاؼ ثفای افب ـي ـی

EPPF ثوی ـيؽ ثقؽ ـؼی اوتػفاج ی ایفق بی ػتف اق ؼاؼ یه ثقؽی ؼـ خت

ـا وتفی غغبی ثفاقي وؼـ ختی تػی مؽاـ ـؼ ثفـوی ؼـ بیت ؽ. ثفـوی ی

پبـاتفب ؼـ ای ـي تب اق عفیك ثفای تقیی مؽاـ بوت قلا ؼ.اتػبة یب ؼاؼ اوت،

پبـاتفب ثـت ثی ،ؾ وبقی ثب ثىبـیفی ـي بپبیبؽ، ی ؼـ ای تىفاـ ضب ی

تف اق ـي تىفاـ غغبوت.ؽ و ثىیبـ وفیـتقیی ی

ای فی القی ثیبف ای ضؿ اوت و ای بی فقوبـثفؼ ای ـي ؼـ ؼاؼ تبیح ضب اق

ثبؽ.بی تبؼفی ضفؼ ج ـیؽاؼب وبـاؽ یـي ث عـ بیىت ؼـ تضقیف ف

ای، حفظ لج سيیذادببدفي، مىظم سبصی، ثشاصش چىذ جملی کلیذی: حزف وف تصب ياط

1 Edge-Preserving Polynomial Fitting, EPPF

vi

فشست

1 ............................................................................................................. مقدمه: 1 فصل

2 ............................................................................................................................................................................................................ مؽ

5 ............................................................................................... یالرزه یهانوفه: 2 فصل

6 ................................................................................................................................................................................................... مؽ 2-1

10 ......................................................................................................................................................یافق یب ؼاؼ ؼـ ف ااؿ 2-2

10 .............................................................................................................................................................................. ؽن ف 2-2-1

14 ............................................................................................................................................................................... یتبؼف ف 2-2-2

17 ........................................................................................................................................................ ف وؽ ؽیت یب ز2-3

17 ..................................................................................................................................................................... یؼـ یب ز 2-3-1

17 .................................................................................................................................................................... یفیث یب ز 2-3-2

21 ...................................................... یتصادف یها نوفه فیتضع مرسوم یروشها: 3 فصل

22 ................................................................................................................................................................................................ مؽ 3-1

22 ....................................................................................................................................................................... یففوبى یتفبیف 3-2

22 ...................................................................................................................................................................................... یبی تفیف 3-3

24 ................................................................................................................................................................................ ـؼفق یفای 3-4

f-x .......................................................................................................................................................... 24 ضق ؼـ یپ تفیف 3-5

f-x ................................................................................................................................................. 26 یپ تفیف یو ا 3-5-1

28 .................................................................................................................................................................... ػتظ فی تفیف 3-5-2

f-x ............................................................................................................................ 30 ضق ث t-x ضق اق ب ؼاؼ اتمب 3-5-3

f-x deconvolution .............................................................................................................................. 30 تفیف طبوج 3-5-4

t-x .................................................................................................... 31 ضق ث f-x ضق اق یپ تفیف تیضفا اتمب 3-5-5

f-x deconvolution ................................................................................................................. 32 یپ تفیف یغفخ 3-5-6

vii

f-x ............................................................................................................... 33 ییپ ػتیاب تیقب تبیطؽؼ 3-5-7

EMD.......................................................................................................... 34 ـي اق اوتفبؼ ثب یتبؼف یب ف فیتضق 3-6

34 ....................................................................................................... یؾات ؽ تاثـ آـؼ ثؽوت EMD ـي یجب 3-6-1

f-x .................................................................. 40 ضق ؼـ یتدفث ؽ یتدك ـي اق اوتفبؼ ثب یتبؼف ف فیتضق 3-6-2

43 ............................................................................(EPS) بج ضفؼ یاـوبق ـي ثب یتبؼف یبف فیتضق 3-7

EPS .................................................................................................................................................................. 44 ـي یجب 3-7-1

44 ................................................................................................................................................................... یثقؽ هی ضبت 3-7-1-1

46 ..................................................................................................................................................................... یثقؽ ؼ ضبت 3-7-1-2

یا چندجمله برازش با رويدادها لبه حفظ و یا لرزه یها داده از یتصادف نوفه فیتضع: 4 فصل

49 ........................................................................................................................ نهیبه

51 ................................................................................................................................................................................... یازؽخ 4-1

54 ..................................................................................................................................................... اـ ىبئ یؾف ثف یفـ 4-2

55 .............................................................................................................. اـ ىبئ یؾف ؼـ یایپب یفب ثف یفـ 4-2-1

56 ..................................................................................................................................................................... اـ ىبئ ااؿ 4-2-2

57 ............................................................................................................................................. فیپ اـ ىئ اق یثب 4-2-3

58 ........................................................................................................................................... یغغ ىىت اـ ىبئ ض 4-2-4

63 ................................................................................................................................................................................. یط ثفاقي 4-3

64 ............................................................................................................................................................................... یغغ ثفاقي 4-3-1

66 .................................................................................................................................................................. یازؽخ ثفاقي 4-3-2

68 .......................................................................................................................................................... فیؼ یبیط ثفاقي 4-3-3

71 ..................................................................................................................................................................................... یؾف یجب 4-4

71 ........................................................................................................................................................................ یثقؽ هی ضبت 4-4-1

73 .......................................................................................................................................................................... یثقؽ ؼ ضبت 4-4-2

74 ............. یواقع و یمصنوع یالرزه یهاداده یرو بر EPPF روش يیکارآ یبررس: 5 فصل

viii

75 ............................................................................................................................................................................. یثقؽ هی ضبت 5-1

79 ................................................................................................................................................................................یثقؽ ؼ ضبت 5-2

79 ............................................................................................................................................................................. یف ؼاؼ 5-2-1

84 ...................................................................................................................................................................................یالق ؼاؼ 5-2-2

88 ............................................................................. شنهاداتیپ و یریگ جهینت: 6 فصل

89 ........................................................ :ثبؽ ی فش یثؽ غلا ـت ث ؽیآ ی ثؽوت غبق یا اق و یدیتب 6-1

90 ....................................................................................................................................................................................... بؼاتیپ 6-2

91 ......................................................................................................................... منابع

ix

فشست اضکبل

یوف. اوت ؽ ثجت ف قك اق ثقؽ پتفقثـي وت ؼـ NE51 ىتبیا توظ و یق یفؼ ضفوت. 1-2 ى

6 .................... (1998ؽـ،یاب كیاوى) اوت ؽ تفیف فتك 1/0 وف ففوبن ثب ؿـ ییپب تفیف یو ث یقب

9 ................................ (1998 ؽـ،یاب كیاوى) ثكـتف یقب ىتف ثب اب 1-2 ى بث یوف. 2-2 ى

21 ................................................................... (.1378 ،یػتبـ) یغى ؼـ جص ثبقتبة. 3-2 ى

اعلافبت ب افز غت یق ااج. یوقؼ ففثىتب ؼـ یغى بتیف ث فثط یثقؽ و یافق ؼاؼ. 4-2 ى

21 ................................................................(فثتیو. )ؽ ی فیتضق اب اوت یق وغص هیكؼ

( ج) ،یتبؼف یقب یوف ؼا فیع( ة) ،یثب یی 2 یثفؼاـ فظ ثب یتبؼف یقب یوف( اف. )5-2 ى

21 ...................................................................................... یتبؼف یقب یوف یغؼجىت

فیع( ؼ) ف، ثؽ ـؼفق یففوبى فیع( ج) ،یتبؼف ف ب ـؼفق( ة) ف، ثؽ ـؼفق( اف. )6-2 ى

26 ...................................................................................... یتبؼف ف ب ـؼفق یففوبى

21 ............................................................. (.فثتیو) ةیق لئف زؽ ثب یافق ـوـؼ. 7-2 ى

توظ قبیوف ،یا ثبقتبة فا ث( WB) ثبقتبة یا. هیىك حیغ ث فثظ ییبیؼـ یافق ؼاؼ. 8 -2 ى

تىفاـ یب ثبقتبة یا ؽیثب بخفت اق لج .اوت وفؼ ؽایپ اؼا( WBM1، WBM2 WBM3) تىفاـ یب ثبقتبة

29 ................................................................................................... (.فثتیو) ؽ ضؿف

11 ..................................................................................... یففوبى تفیف یو عفش. 1-3 ى

13 ......................................................................یتدفث یؽب یتدك طبوج فزبـت. 2-3 ى

یی یبوك یب پي( ة. یا بیو( اف. یا بیو اق IMF یا آـؼ ثؽوت فاض. 3-3 ى

ىبـا، ا) پي ؼ یبی بیو یا بیو كیتفف ضب ،IMF یا( ج. پي ؼ یبی یط

1998.) ................................................................................................................... 11

فز. EMD ـي اق ضب یب IMF( ـ) تب( ة. )یا بیو( اف. آ یب IMF ث بیو یتدك. 4-3 ى

19 .......................................... (.2009 ثب، ثىبـا) بثؽی ی وب وببت تقؽاؼ ؼ تفیث ب IMF تقؽاؼ

( ة. )f-x ضق ؼـ یا یمیضم بیو( اف. یمیضم بیو یـ ثف AR تفیف EMD ـي ىیمب. 5-3 ى

ثب ؽ تفیف بیو وىف اق بؽیثبل فیمبؼ( ) ( ج. )4 2 یب فتج ثب AR تفیف اق اوتفبؼ حیتب تیتفت ث( ؼ)

ـي ؽ تفیف بیو وىف اق بؽیثبل مؽاـ( ق ،EMD ـي افب اق ضب دیت( . اف بیو اق AR ـي

EMD 21 ............................................................................. (.2009 ثب، ثىبـا) اف بیو اق

21 ................................... (.2002 ىبـا، ) آ ؽیا ى هی ب یف یافق مغـ. 6-3 ى

x

ثب ؽ تفیف دیت( ج) ف، ثب فا یاپ تبثـ( ة) ف، ثؽ یاپ تبثـ( اف. )EPS یثقؽ هی تفیف. 7-3 ى

26 .................................. (.2002 ىبـا، ) EPS ـي ثب ؽ تفیف دیت( ؼ) ؾ، یاـوبق تفیف

یضق پح لىت ؼ ث یثفـو ـؼ اعفاف یاض یثؽ یتمى یـؼ ؼاؼ اق یفثق جى هی. 8-3 ى

23 ...................................................................................... (.2002 ىبـا، ) یضق

) یفثق پدف هی فوك ؼـ یثفـو ـؼ ففت لفاـ یـؼ ؼاؼ پح ؼـ پح یفثق جى. 9-3 ى

23 ......................................................................................................... (.2002 ىبـا،

غظ ؼ، ؼـخ وجك غظ ا، ؼـخ یازؽخ هی لفك غظ اوت، یویو تبثـ هی یز مغ یط. 1-4 ى

11 .......................................................... .اوت زبـ ؼـخ یازؽخ یآث غظ و ؼـخ یبـد

16 ......................................... (.تفاپفت ؽـیاب) فیپ اـ ىئ بی ـاثغ وبؼ بیث. 2-4 ى

66 ...................................... (2009 ف،) ب ؼاؼ اق یا دف ث ـاوت غظ هی ؼاؼ ثفاقي. 3-4 ى

) ؼاؼ ف ـؼ ؼـ ei یغغب b). فثقبت ضؽال ـي ث (z,d) یب ؼاؼ خفت ث ـاوت غظ اغجبق a).4-4 ى

62 ............................................................................................................. (.1987 ى،

61 .................................. .ـاوت غظ هی ؼاؼ ثفاقي( ة مبط، اق یادف یثفا یبثیؼـ( اف. 5-4 ى

62 .................................... .غظ ف تب مبط یفؼ فب( ة ب،ؼاؼ ثف ؽ ثفاقي غظ ؼ( اف. 6-4 ى

61 ............................................................. .ؽ ثفاقي مؽاـ ثفاثف ؼـ ب ؼاؼ مؽاـ یب. 7-4 ى

66 ....................................................................... .مبط یغغ فیغ یپفاوؽ اق ؼ. 8-4 ى

ثب. جبؽی فتج اق ـ وجك یط پح فتج اق یآث یط. اوت ـا تبثـ ب ـ لفك یط. 9-4 ى

69 ........ .ؼی ؽتفیؽ وببت یعفف ؼـ اب ؼاـؼ تبثـ ثب یتفیث تغبثك ىیا ثب یط یازؽخ ؼـخ یافكا

ؼاؼ ثفاقي( ج ب،ؼاؼ ثف p3(x) یط ؼاؼ ثفاقي( ة ب،ؼاؼ ثف p2(x) یط ؼاؼ ثفاقي( اف. 10-4 ى

36 ..................................................... .بؼاؼ ثف p5(x) یط ؼاؼ ثفاقي( ؼ ب،ؼاؼ ثف p4(x) یط

............................................................................................................................ 36

36 .................................................................... ث یؼو 20 كی مؽاـ ثب یكی بیو. 1-5 ى

33 ............................................(ـ یآث) ؽ تفیف بیو ( ـ لفك) كی ثؽ بیو. 2-5 ى

g f......................................... 31 تبثـ ؼ m L ثب آ یغفخ ( 1-5) ـاثغ بیو ىیمب. 3-5 ى

16 .................................... یكی یثقؽ ؼ یافق ؼاؼ( ة ف، ثؽ یثقؽ ؼ یافق ؼاؼ( اف. 4-5 ى

ثب ؽ تفیف یف ؼاؼ( ة ،g (4m= 50L=) تبثـ یپبـاتفب ثب ؽ تفیف یف ؼاؼ( اف. 5-5 ى

f (4m= 70L=.) ..................................................................................... 12 تبثـ یپبـاتفب

11 ........... (.ة5-5) ى ؼاـف ؼاؼ یث تفبض( ة ،(اف5-5) ى ؼاـف ؼاؼ یث تفبض( اف. 6-5 ى

( ة6-5) ى ث فثط ـ لفك ؼاـ. تفبض مبعـ می فیمبؼ ییاثتؽا فبف ث فثط ؼاـ ىیمب. 7-5 ى

11 .................................................................... .جبؽی یتفیث ؽن یؽاؼبیـ ب و اوت

12 ........................................................................................... ؼاـ ف یالق ؼاؼ. 8-5 ى

xi

11 ................................................................................... یاتػبث یالق یافق ؼاؼ. 9-5 ى

11 ....................................................................................... ؽ تفیف یالق ؼاؼ. 10-5 ى

16 ...................................................................... ؽ تفیف ؼاؼ یـؼ ؼاؼ تفبض. 11-5 ى

16 .......................................................................................... یالق یافق ؼاؼ. 12-5 ى

13 ...................................................................................... ؽ تفیف یافق ؼاؼ. 13-5 ى

13 ....................................................................... . 13-5 12-5 ى تفبض مغـ. 14-5 ى

2

1صل ف

مقدمه

1

مقذم

2كاض فی بغاوت ب ی بغاوت ىتؽ. ث ای افلیب یب افل 1ای غبی فقب ؼاؼ

ب ؼاؼ ىجت ویب ث ف وؽ ثبفث وب یثب ویب ای تؽاغ پیؽا ب یؽ. ای ف

ؼ. یاق ؼوت ؼاؼ ؼلت تفىیه پؿیفی آب

ؼ ثب اوتفبؼ ، لبث پی ثیی ثؽ یای تیؽ و فؽتب توظ ز فق ب فی اق ای ف

ی ب ، فب تضقیف ؼ. ث ای ؼوت اق ف پی ثیی تا آب ـا ی ـیبضی فیبتاق یىىفی

ای ی فقب اـ ؼـ ؼاؼ لبث پی ثیی جؼ ىتؽ و ب ف ؼیفی اق ف .یؽ 3ؽن

ثب تخ ث بغت ؽ ىتؽ 4تبؼفیی ب و ثب ب ف ب خؼ ؼاـؽ، ای ؼوت اق ف

ب ـا تضقیف یب اق ثی ثفؼ.تا ؼـ فاض پفؼاقی آ یغیبتی و ؼاـؽ

ی پفؼاقی تبثیف بغة ؼات خؽاوبقی ـیؽاؼبی فق ب ثف فىفؼ اـیت ب ضضـ ای ف

ی فق ب ؼاؼاوت. اق عففی ىبئ خؼ ؼـ اـ وبقی ثؼ ثب ایتای اق آب اـ اق ىبئ

ثبفث ث خؼ آؽ ب ؼـ ؼاؼىتؽ. ثؽی قب و تغییفات وزه ایدبؼ ؽ 5ای فب ثؽـفتبـ

بی اـ ؽ. اق آدبیی و ؼـ ثىیبـی اق فاض پفؼاقی ـي یتغییفات ثىیبـ قیبؼی ؼـ تبیح

ثفای تضقیف اق ف افی اختبة بپؿیف اوت. ؼ، په خؽاوبقی ـیؽاؼبی ثبقتبثی یوبقی ادب

ف قلا ؼ ب اوبوی خؼ ؼاـؼ:

یك ؼاؼ.ای ویب ـا اق ف ت ثف آ اوبن ثتا ؼـ ؼاؼ فقتقیی وبـاوتف یب ػ ای و الف(

ؽ.تی ف افكاـی و ثف اوبن وبـاوتف ؿوـ ف وؽ ف ـا اق ؼاؼ ای خؽا وة(

بی قیبؼی ثفای تضقیف ف یب ث فجبـتی ثبلا ثفؼ ىجت ویب ث ـي ثف ای اوبن تب ث ضب

ی تبؼفی ب اوت و ثفای تضقیف ف 6تف، ـي ثفاجبـي یی لؽیب اق ـي ف اـائ ؽ اوت.

ؼ ؼاـؼ وب ف ز ثیتف ی تبؼفی خب ای په اق ثفاجبـي یك فی فقب وبـثفؼ ؼاـؼ. ؼـ ؼاؼ

قففی فضبیی اوت و ؼـ آ ف ب جبی اغت ای ـي ی ؼیفی اوت.ب آب یبقؽ ـي

، تجؽی f-x ،f-kی ؼ ثقؽی ب ؽ. اق ای یب فیتف یویب ث ؼ بضی تفبت ؼـ فضب تیف

1 Raw

2 Noise

3 Coherent noise

4 Random noise

5 Ill-posed

6 Stacking